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1、前言本次设计主要在于巩固过程设备设计这门课程所学的相关知识，是该课程的一个总结性教学环节。在整个教学计划中，它培养学生初步掌握化工设备工程设计的过程，熟悉设计之中所设计的标准，规范的内容和使用方法，是毕业设计的一次预演。过程设备在生产技术领域中的应用十分广泛，是化工，炼油，轻工，交通，食品，制药，冶金，纺织，城建，海洋工程等传统部门所必需的关键设备。一些新技术领域，如航空航天技术，能源技术等，也离不开过程设备。而压力容器是广泛用于各种行业的特种设备。由于涉及人的生命和工业生产安全，历来受到国家及有关各级行政部门的高度重视，制订了一系列法规、规定和条例。而过程设备设计这门课正是压力容器设计的核心
2、课程。我们这次主要是关于液化石油气储罐的设计。主要指导思想是：1.选材合理，备料方便； 2.结构设计保证工艺过程顺利和进行并使得运输，安装盒维修方便。 3.全部设计工作均符合现行标准和规范。 4.保证设备安全。第一章 设计参数的选择 设计题目：液化石油气储罐设计已知条件：工作压力为，在武汉地区储罐的工作温度为-1950，容积为85。分析：此设备为低压容器，液化石油气为易燃气体，因此其应为第二类压力容器。设计压力：取最高工作压力的1.1倍，即。设计温度：最高工作温度为50，一般当15时，介质设计温度应在工作温度的基础上加1530，故可取设计温度为70。主要受压元件材料的选择：，设计温度为70，综
3、合考虑安全性和经济性，查询有关资料，选择16MnR（Q345R），假设壳体厚度在范围内，查表GB150中表4-1可得，。第二章 容器强度的计算及校核2.1 封头与筒体的厚度计算：2.1.1 考虑采用双面对接焊，局部无损擦伤，焊接接头系数取。根据长径比在36内最为合适，取，则。取充气系数0.9，则查表圆整为。则，总深度，代入原式反算：则在区间36内，符合要求。计算厚度厚度超过5mm，根据GB3531低温压力容器用低合金钢钢板规定，可取，取腐蚀余量，则筒体设计厚度则筒体名义厚度考虑钢板常用规格厚度，向上圆整可取筒体名义厚度。2.1.2 封头壁厚设计：选用标准椭圆形封头，其形状系数，封头采用钢板整体
4、冲压而成，焊接接头系数取，故封头计算壁厚：取，则封头设计厚度同上取，则封头名义厚度考虑钢板常用厚度规格，以及为了材料采购和焊接上的方便，可取封头壁厚与筒体壁厚相同。2.1.3 液压试验应力校核：试验压力故而,液压试验应力校核合格。2.2 支座选型和结构确定2.2.1 鞍座选型该卧式容器采用双鞍式支座，根据JB/T4712中得垫板材料一般应与容器筒体材料相同，故选用Q345R。估计鞍座负荷：储罐总质量筒体质量： 单个封头质量：查表得充气质量：，水压试验充满水，故取。 则附件质量：估人孔质量为200kg，其他接管总和为400kg，。综上，则每个鞍座承受约518618.9N。由此据表JB/T4712
5、.1-2007表3得相应参数：公称直径DN允许载荷QkN鞍座高度h底板腹板筋板30007852502180360161034031641010垫板螺栓配置鞍座质量增加100mm高度增加的质量kg弧长e间距螺孔d螺纹孔长46234349066012120194028M24602.2.2 鞍座位置确定根据JB/T4712-2005中规定：当满足时，最好使.圆整由标准型椭圆封头当时，当时，取，圆整为。增加高度增加的质量为。两封头切线间距离。2.3 封头、法兰、接管的选型和结构尺寸拟定2.3.1封头（图1）由前边各项数据已定，由JB/T4746-2002，选用。2.3.2 法兰（图2）选用带颈对焊钢制
6、管法兰，按GB20595-2009标准，都是FM（凹面），凹凸面安装时易于对中，且能有效地防止垫片被挤出压紧面，使用于的容器法兰和管法兰。选用尺寸见表1。符号公称直径连接尺寸标准连接面形式钢管外径法兰外径D螺栓孔中心圆直径K20凹面251057580凹面89200160500凹面53071565050凹面5716512580凹面89200160螺栓孔直径L螺栓孔数量n螺纹Th法兰厚度NSRH质量/kg144M1218402.344010188M16241053.2858503320M3023457811129070.7164M1618752.964830188M16241053.2858502
7、.4 紧固件的选用根据紧固件HG/T2059220635-2009密封面形式为凸面。垫片的选择：垫片是螺栓法兰连接的核心，决定密封性能，选用非石棉纤维橡胶，尺寸见表4。公称直径DN垫片内径垫片外径垫片厚度T包边宽度b2027611.5350611071.5380891421.53500530624332.5 材料的选择筒体、封头、人孔、鞍座为Q345R，接管选用10号钢。第三章 容器及其附件强度校核3.1 卧式容器的应力校核3.1.1圆筒轴向弯矩计算鞍座支反力，圆筒中间截面上的轴向弯矩： 鞍座平面上的轴向弯矩： 3.1.2 圆筒轴向应力计算及校核3.1.2.1 圆筒中间横截面上，由压力及轴向弯
8、矩引起的轴向应力最高点处：最低点处：3.1.2.2 鞍座平面上，由压力及轴向弯矩引起的轴向应力由于，则圆筒在鞍座平面上呗封头加强，轴向应力位于横截面最高点，系数，由JB/T4731-2005钢制卧式容器表7-1得：，则鞍座横截面最高点处轴向应力： 鞍座横截面最高点处轴向应力：3.1.2.3 圆筒轴向应力校核，查询课本图4-8得：，即，故合格。3.1.3 切向剪应力计算及校核带来的加强作用，由表5-2查得在包角为时，筒体中最大剪应力而故切向剪应力校核合格。3.1.4封头中附加拉伸应力：由内压引起的拉伸应力：，合格。3.1.5 支座封面处圆筒周向应力计算与校核3.1.5.1 鞍座处横截面的最低点处
9、周向应力当容器焊在支座上时，取，由JB/T4731-2005表7-3查得：，则3.1.5.2 鞍座角边处的周向应力3.1.5.3 应力校核3.1.6 鞍座应力计算与校核3.1.6.1 鞍座有效断面平均应力鞍座应承受的水平分力，查JB/T4731-2005表7-5得鞍座有效断面平均应力：计算高度，鞍座实际高度和中较小者，此处取。鞍座腹板厚度，。3.1.6.2 鞍座有效断面应力校核鞍座材料Q345R的许用应力，合格。3.1.6.3 腹板与筋板组合截面应力计算及校核圆筒中心线至基础表面距离查表5-5可得设计地震烈度为7度（0.1g）时的水平地震影响系数，则轴向力：筋板面积：腹板面积： 则形心： 腹板
10、与筋板组合截面断面系数：取鞍座底板与基础间（水泥）静摩擦系数，故，则 ，合格。3.1.6.4 地震引起的地脚螺栓应力鞍座上地脚螺栓，筒体轴线两侧螺栓间距，每个地脚螺栓的横截面积：倾覆力矩：地脚螺栓拉应力：地脚螺栓选GB/T700规定的Q235，合格。地脚螺栓剪应力：，合格。第四章 开孔补强设计GB150规定，当设计压力小于或等于时，在壳体上开孔，两相邻开孔中心的间距大于两空直径之和的两倍，且接管公称直径外径不大于时，接管厚度满足要求即可不另行补强。故本设计只有的人孔需要补强。4.1 补强计算方法判别按HG/T21518-2005选用回旋盖带颈对焊法兰人孔，开孔直径采用等面积法进行开孔补强计算。
11、封头和筒体计算厚度均取。接管材料选用10号刚，其中许用应力接管有效厚度强度削弱系数则开孔所需补强面积为： 4.2 有效强度范围4.2.1 有效宽度B的确定4.2.2 有效高度的确定4.2.2.1 外侧有效高度的确定附人孔尺寸参数：公称压力PN：，公称直径DN：500， 螺栓数量：20 螺母数量：40 螺柱（直径长度）：总质量（kg）：3024.2.2.2 内侧有效高度的确定实际内伸高度为04.3 有效补强面积4.3.1 筒体多余面积 4.3.2 接管多余面积接管计算厚度接管多余金属面积： 4.3.3 接管区焊接面积（焊脚取）则有效补强面积第五章 焊接结构筒体的焊接和封头与筒体的连接采用X形坡口
12、，因为同厚度下减少焊接量约，焊接变形及产生内应力也小。壳体与钢管的连接为角接接头。设计小结：通过这次的课程设计，理论加上实践，使我对过程设备有了更深刻的认识，尤其是对卧式储罐的理解，各具体零部件功能和规格，特性的认识，也纠正了自己以前很多不对的看法，当然在设计的过程中，我们也遇到了很多困难，在查阅了大量的书籍资料之后，对这次设计有了一个整体的认识，作出了大的装配图，然后经过反复的修改，尽量使其达到完美。这个过程是最困难的过程，也是我收获最大的过程，使自己的作图动手能力有了进一步的提高。总之，这次设计使我受益匪浅，让我对以后的工作学习有了更大的信心。参考文献：【1】过程设备设计第二版，郑津洋，董
13、其伍，桑芝富，化学工业出版社，2005【2】GB150-1998钢制压力容器【3】HGJ20580-20585-1998钢制化工容器设计基础规定【4】JB/T4712.1-4712.4-2007容器支座【5】HG/T20592-20635-2009钢制管法兰，垫片，紧固件【6】材料与零部件【7】JB/T4736-2002补强圈【8】JB/T4736钢制压力容器用封头【9】压力容器安全技术监察规程【10】HG/T21514-21535-2005钢制人孔和手孔【11】JB/T4731-2005钢制卧式容器【12】TSGR004-2009固定式压力容器安全技术监察规程【13】机械制图第四版 高等教育出版社
